NB-IoT产品设计经验

基于NB-IoT产品的设计经验梳理和汇总，一张图带你完全了解相关内容，通过思维导图帮你提高效率，赶紧来试一试吧~

设计经验

• 需求调研
  • 业务模式
    • 实时性/业务周期
    • 数据量
    • 定时业务/随机业务
  • 运营模式
    • 全部自主运营
    • 只销售产品，客户运营
  • 数据对接
    • 客户自主管理数据
    • 供应商统计管理
  • 使用场景
    • 室内/室外
    • 温度
    • 防水需求
    • 城市/野外
    • 供电方式
      • 一次性电池
      • 可更换电池
      • 可充电电池
    • 特殊需求
  • 通信速率
    • 上行速率
    • 下行速率
  • 性能指标
    • 特性指标
      • 针对产品自身的特性指标
    • 通用指标
      • 使用寿命
      • 防护等级
      • 尺寸重量
  • 特殊要求
    • 是否指定供应商
    • 是否指定信号频段
    • 认证要求
• 技术要点
  • 运营商
    • 电信
      • NB-IoT基站80w站
    • 移动
      • NB-IoT基站20w站
    • 联通
      • NB-IoT基站十几万站
    • 该数据为2019年上半年获得，源自华为NB-IoT芯片高层渠道。据了解移动在大力发展NB-IoT中，基站数量应该会猛增，但距离电信短期内依旧会有较大差距。故建议优先考虑电信运营商
  • 模组
    • 模组厂
      • 一流模组厂
        • 移远、SIMCOM等
      • 二三流模组厂
        • 琪俊、高新兴（中兴）等
      • 成本不敏感的情况下，建议优先考虑一线厂商，性能、品质更又保障。
    • 运营商
      • 全网通
      • 仅支持单一运营商
      • 成本不敏感的情况下，建议优先考虑全网通
    • 电压范围
      • 2.7V~3.6V
      • 2.1V~3.6V
      • 建议根据电池类型和电源设计选择合适的电压范围
    • 成本
      • 报价23~4元以上
      • 报价20元左右
      • NB-IoT模组厂商虽然宣称可以做到20元，但现阶段非常困难。凡是报价过低的，基本都是采用了国产射频器件，性能指标偏差，且问题性存疑
  • 通信指标
    • 上行实测
      • 实测最大速率30Kbps左右，信号差时不超过10Kbps
    • 下行实测
      • 测试最大速率15Kbps左右，信号差时不超过5Kbps
    • 并发度
      • 一个扇区并发度200pcs左右，1个基站3个扇区
    • 带载数量
      • 一个基站理论宣称带载数量10w+
    • 建议优先考虑上行通信应用场景，下行通信应用场景速率过低。并发度问题也要充分考虑。
  • 电池
    • 锂锰软包电池
      • -20℃~60℃使用环境（接近极限温度时，性能会下降）
      • 瞬间放电能力强，放电电流稳定
      • 自放电电流小
      • 放电范围2V~3.3V左右
      • 长方形居多，可以实现超薄厚度
      • 非极限环境温度情况下推荐使用，放电能力强，成本低于锂亚电池
    • 锂亚硫酰氯电池
      • -55℃~85℃使用环境
      • 极高能量密度
      • 极低的自放电电流
      • 放电范围2V~3.6V左右
      • 圆柱形居多
      • 瞬间放电能力相对较差
      • 电池使用后期，内阻大增，放电能力更差
      • 当前NB-IoT产品主流电池方案，但成本较高，必要时需配合超级电容一起使用
    • 可充电电池
      • -20℃~60℃放电使用环境，0℃~45℃充电使用环境
      • 高自放电电流
      • 极强的瞬间放电能力
      • 放电范围2.75V~4.2V左右
      • 长方形居多，可以实现超薄厚度
      • 可以更换电池的特殊使用场景可以考虑，由于自放电问题，换电池周期通常不超过半年
    • 锂锰纽扣电池
      • 放电能力相对较差，无法满足NB-IoT瞬间300~400mA的放电电流
      • 电池使用后期内阻增大，放电能力更差
      • 多颗并联时，连接复杂度变高，稳定性变差
      • 非极特殊情况，强烈不建议使用
  • 功耗
    • 最大电流可达300~400mA
    • 工作时长取决于信号强度和数据量大小
      • 信号好时，注网时间短，通信成功率高，重传少
      • 信号差时，注网时间长，通信成功率低，重传多
      • 一次相同数据量的业务发起结束，信号好和信号差的时长可以相差数倍之多
    • NB模组电源必须使用电源开关，长时间休眠时必须彻底断开电源
    • 必须采用软件动态管理功耗
      • 库存阶段
      • 出库发货阶段
      • 信号差情况
      • 无信号情况
      • 客户使用阶段
      • 上述场景必须通盘考虑，进行动态管理
  • 射频
    • 频段选择
    • 天线选择
    • Band3、Band5、Band8等众多频段可选择（取决于运营商），单一频段和多频段支持决定了天线设计
    • 发射功率
    • 接收灵敏度
    • 取决与NB-IoT模组和协议自身的动态控制，难以主动干涉，需要选择高品质模组
    • 天线设计需要较大空间，建议结构预留足够空间
  • SIM卡
    • 普通外插SIM卡
      • 优点
        • 灵活度高，不受运营商限制
        • 产品业务流程自由度高，生产中、发货前、发货后皆可安装SIM卡
        • 不存在临时号管理问题，业务流程复杂度和成本降低
        • 运维灵活度高，供应商、客户均可负责SIM卡运维
        • 库存时间不受限制
      • 缺点
        • 硬件成本增加，且存在损坏风险
          • 静电
          • 弯折
          • 锈蚀
          • 碰撞
        • 产品防水、防爆等设计难度增加
        • 结构空间增大，小型化困难
        • 产品可量产性变差
    • eSIM卡
      • 优点
        • 硬件成本降低，不需要连接器
        • 产品防水、防爆等设计难度降低
        • 结构空间变小，小型化设计容易实现
        • 安全性变好，不存在普通SIM卡的损坏风险
        • 产品可量产性变好
      • 缺点
        • 存在临时号管理问题，流程复杂度增加
        • 临时号问题导致库存时间有限
          • 移动的临时号有效期半年，半年内必须开通为正式号
        • 灵活性变差
          • 临时号开通问题导致必须有对应的解决方案，无论是客户开通还是供应商开通
        • 客户范围受限
          • 小客户如果自行运维，难以买到正式号，运营商一般不针对小客户
    • 除非产品特殊需求，否则强烈建议采用普通SIM卡，由客户自行运维
  • 交互
    • 快速唤醒
      • NB-IoT产品长时间保持休眠，必须具备快速唤醒手段
        • 物理/电容按键
        • 磁开关/干簧管
        • NFC
    • 非NB-IoT快速通信
      • NB-IoT产品必须具备NB-IoT通信之外的快速通信手段
        • NFC
        • 蓝牙
        • 配合手机app使用
        • USB
        • UART
        • 配合PC直连使用
    • 综合考虑需求和场景选择合适的交互方式
  • 生产
    • NB-IoT模组来料必须进行批次抽检
      • 配合NB-IoT仪表进行功耗、射频性能的测试
    • 工厂必须保证NB-IoT信号覆盖
    • 工厂附件的NB基站必须进行扩容，保证生产产品的并发度
    • 必须进行实际注网测试
    • 必须进行功耗测试
      • 静态功耗
      • 动态功耗
    • 必须具备瞬时“唤醒”手段，加速生产整机检测效率
      • NFC方式
      • 磁开关/干簧管
      • 物理/电容按键方式
    • 必须具备非NB-IoT通信方式的快速通信方式
      • UART
      • USB
      • NFC
    • 建议根据生产工厂能力、生产批次规模统筹考虑
  • 认证
    • 入网测试
      • 国家泰尔实验室负责
    • 型号核准
      • 国家无委负责
    • 产品必备认证
    • 特殊认证
      • 运营商入库
      • 防爆
      • 不同产品选择认证
  • 仪表
    • 进口仪表
      • 罗德：CMW500
        • 认证机构普遍采用的仪表
    • 国产仪表
      • 星河亮点
        • 新型仪表公司，认可度相对较差
    • 不同仪表测试结果会略有差异，建议优先考虑CMW500。费用紧张可以选择租赁方式或以租代买
  • 上层服务
    • 分层架构
      • 面向客户的dashboard
        • 数据展示
        • 产品控制
        • 业务实现
        • 风险预警
      • 中间层数据管理
        • 数据对接
          • 向上对接自己或客户的dashboard
          • 向下对接NB-IoT产品
        • 数据缓存
          • 考虑NB-IoT产品的通信逻辑，必须具备数据缓存能力
        • 数据管理及备份
    • 统一架构
      • “dashboard+中间层”架构归一
  • 运营商服务器对接
    • 是否对接需要综合考虑
      • 运营商要求
      • 是否采用eSIM的临时号方案
      • 客户要求
      • 服务器部署及管理方式
• 销售运维
  • 寿命评估/承诺
    • 信号良好时的功耗及寿命
    • 信号一般时的功耗及寿命
    • 信号差时的功耗及寿命
    • 使用CMW500模拟不同信号强度，使用射频线缆直接和NB-IoT产品进行通信，并测量对应功耗。考虑实际销售问题，建议采用一般信号强度时的功耗及寿命承诺客户
  • 资费运营
    • 客户自行运营
      • 客户可以自由选择当地运营商以及流量套餐，灵活度高，容易获取当地运营商支持
      • 小客户可能不具备运维能力
      • 流量欠费容易引起产品争议，增加售后成本
    • 供应商运营
      • 统一管理，可有效减少客户欠费争议
      • 大客户集中采购，可以赚取流量套餐差价及运营商补贴差价
      • 需要考虑运营商区域支持问题，复杂度较高
        • 如果选择发达地区省份运营商，难以获取最大空间的运营商补贴差价
        • 如果选择偏远地区省份运营商，难以获取发达地区省份运营商技术支持
        • 建议选择多省份统一采购，并按比例分配采购额度。可有效获取多省份运营商支持，并保证利润尽可能的最大化
  • 后台管理
    • 服务器切换
    • 临时号管理
    • 生产流程管控
    • 运营商服务器对接
    • 需要一个完整的控制中心，专门进行后台管理
• 什么产品特性适合NB-IoT技术？
  • 低速率
  • 低并发度
  • 低数据量
  • 低响应速度要求
  • 必须电池供电
  • 必须广域网应用
• 适合NB-IoT技术的产品
  • 水表
  • 天然气表
  • 烟雾报警
  • 工业仪表
  • 智慧农业
  • 仓储物流
  • 等等